CN114258271A - 用于改善电子烟中气溶胶产生的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种气溶胶产生装置包括：流体通路，其与容纳气溶胶形成液体的容器流体连接；与流体通路操作性连接的加热元件，该加热元件被配置为当气溶胶形成液体在流体通路内部时对其进行加热以产生气溶胶；功率装置，其用于控制向加热元件递送的功率以控制加热元件的加热功率；以及控制器，其用于控制功率装置在向加热元件进行第二功率递送之前选择性地向加热元件进行第一功率递送以使气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括流体通路的与加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，气溶胶形成液体已汽化而形成气体，其中，第一功率递送处于低于第二功率递送的值。

Description

用于改善电子烟中气溶胶产生的装置和方法

本披露总体上涉及气溶胶或蒸气产生系统和装置，更特别地涉及控制利用气溶胶形成液体进行气溶胶或蒸气产生的方法，该气溶胶形成液体可以被加热以产生供用户吸入的气溶胶。

背景技术

气溶胶产生系统(也称为电子烟、电子香烟(EC)、电子尼古丁递送系统(ENDS)、电子非尼古丁递送系统(ENNDS)、电子吸烟装置(ESD)、个人汽化器(PV)、吸入装置、电子水烟)的使用正变得越来越流行和普及，其可以用作常规吸烟制品(诸如，端部点燃的香烟、雪茄和烟斗)的替代品。最常用的电子烟通常是电池供电的，并使用电阻加热元件来加热并雾化包含尼古丁的液体(也称为电子烟液体、电子香烟液体、电子香烟液体、果汁、蒸气果汁、烟雾果汁、电子烟果汁、电子烟流体、电子水烟油)，以产生可以被用户吸入的含尼古丁的冷凝气溶胶(常常称为蒸气)。气溶胶可以通过吸嘴吸入，在由包含尼古丁的电子烟液体形成的气溶胶的情况下，该吸嘴会导致向用户的肺部、喉咙和嘴巴等处递送尼古丁，并且用户呼出的气溶胶通常模仿来自常规吸烟制品的烟雾的外观。虽然气溶胶的吸入产生了类似于常规吸烟的身体感觉，但由于不存在燃烧，因此与可燃的吸烟产品相比，不需要产生或吸入大量有害化学物质(诸如，一氧化碳和焦油)。

在上文所描述的常规电子烟中，液体通过小通道被置于与电阻加热元件(在该电阻加热元件处液体被加热和汽化)接触，例如经由具有将液体从储器向加热元件运输的多个小通道的芯(wick)。然而，对于常规的电子烟，在挥发过程期间产生少量的不想要的化学化合物，例如但不限于醛类(诸如，甲醛)，其原因尚未被完全理解，但相信是电子烟液体在金属加热元件上局部燃烧的结果，并且这些化学化合物中的一些被洗脱到供吸入的冷凝气溶胶中且然后对吸入气溶胶的感官性质产生负面影响。附加地，继续使用电子烟然后会出现问题，因为由于液体的这种局部“燃烧”所致，会在电阻加热元件的表面上形成沉积物。这会降低电阻加热元件的效率。此外，当沉积物随后在电子烟的操作期间被加热时，它们会蒸发而在所得蒸气/气溶胶中产生令人不愉快的味道和/或产生有害组分。这些问题可以通过在沉积物大量积聚之前更换电阻加热元件或电子烟自身来解决，但这涉及使用户承担不必要的费用和不便。因此，背景技术呈现了许多缺陷和问题，例如沉积物的不想要的积聚，而本披露试图解决这些困难。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种气溶胶产生装置。优选地，该气溶胶产生装置包括：流体通路，其与容纳气溶胶形成液体的容器流体连接；与流体通路操作性连接的加热元件，该加热元件被配置为当气溶胶形成液体在流体通路内部时对其进行加热以产生气溶胶；功率装置，其用于控制向加热元件递送的功率以控制加热元件的加热功率；以及控制器，其用于控制功率装置在向加热元件进行第二功率递送之前选择性地向加热元件进行第一功率递送以使气溶胶形成液体汽化，其中，第一功率递送处于低于第二功率递送的值。优选地，控制器被配置为控制功率装置在向加热元件进行第二功率递送之前选择性地向加热元件进行第一功率递送以使气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括流体通路的与加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，气溶胶形成液体已汽化而形成气体。

优选地，控制器被配置为在加热器空气间隙形成HGGF循环期间在由用户开始吸入时段时进行第一功率递送，并且在HGGF循环之后，控制器被配置为在吸入时段的剩余时间内进行第二功率递送。优选地，HGGF循环的持续时间被配置为确定在气溶胶形成液体与加热元件的加热表面之间的流体通路中形成空气间隙。优选地，HGGF循环具有低于500ms、或低于300ms、或低于150ms的持续时间。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制对气溶胶产生装置的功率供应的方法，其中，气溶胶产生装置包括容器、流体通路、与流体通路操作性连接的加热元件、以及功率装置。优选地，该方法包括以下步骤：检测气溶胶产生装置的用户吸入以确定吸入时段的发生；确定在吸入时段期间要从功率装置向加热元件递送的功率分布，其中，该功率分布定义在向加热元件的第二功率递送之前选择向加热元件的第一功率递送以使气溶胶形成液体汽化，其中，第一功率递送处于低于第二功率递送的值；以及基于所确定的功率分布来控制功率装置向加热元件进行功率递送。优选地，功率分布定义在向加热元件的第二功率递送之前选择向加热元件的第一功率递送以使气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括流体通路的与加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，气溶胶形成液体已汽化而形成气体。

优选地，在加热器空气间隙形成HGGF循环期间在由用户开始吸入时段时进行第一功率递送，并且在HGGF循环之后，控制器被配置为在吸入时段的剩余时间内进行第二功率递送。优选地，HGGF循环的持续时间被配置为确定在气溶胶形成液体与加热元件的加热表面之间的流体通路中形成空气间隙。优选地，HGGF循环具有低于500ms、或低于300ms、或低于150ms的持续时间。

根据本发明的再另一个方面，提供了一种用于产生气溶胶的烟弹。优选地，烟弹包括：液体容器，其用于容纳气溶胶形成液体；流体通路，其与液体容器流体连接；与流体通路操作性连接的加热元件，该加热元件被配置为当气溶胶形成液体在流体通路内部时对其进行加热以产生气溶胶；存储器，其存储与加热元件产生气溶胶所需的功率分布相关的数据，其中，该功率分布定义在向加热元件的第二功率递送之前选择向加热元件的第一功率递送以使气溶胶形成液体汽化，其中，第一功率递送处于低于第二功率递送的值；以及控制器，其用于在将烟弹与外部装置连接时向外部装置发送与功率分布相关的数据，使得外部装置可以基于功率分布向烟弹的加热元件递送功率。优选地，功率分布定义在向加热元件的第二功率递送之前选择向加热元件的第一功率递送以使气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括流体通路的与加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，气溶胶形成液体已汽化而形成气体。

优选地，在加热器空气间隙形成HGGF循环期间在由用户开始吸入时段时进行第一功率递送，并且在HGGF循环之后，控制器被配置为在吸入时段的剩余时间内进行第二功率递送。优选地，HGGF循环的持续时间被配置为确定在气溶胶形成液体与加热元件的加热表面之间的流体通路中形成空气间隙。优选地，HGGF循环具有低于500ms、或低于300ms、或低于150ms的持续时间。

可以附加地提供以下配置。

优选地，空气间隙可以被认为是流体通路中的气溶胶形成液体与加热元件的加热表面之间的分离部(separation)。

优选地，该分离部由流体通路的邻近于加热表面的区域限定，在该区域中，气溶胶形成液体已在第一功率递送中汽化。

优选地，该分离部是在基本上整个加热表面与流体通路之间。

优选地，分离部由通过在第一功率递送期间加热和汽化气溶胶形成液体的一部分而产生气体来形成，该部分是在流体通路的邻近于加热表面的区域内部。

优选地，该分离部被配置为在第二功率递送期间抑制流体通路中的气溶胶形成液体与加热元件的加热表面直接接触。

优选地，功率装置被配置为在吸入时段期间向加热元件递送功率，该吸入时段包括气溶胶递送前步骤和气溶胶递送步骤，并且其中，第一功率递送是在气溶胶递送前步骤中，并且第二功率递送是在气溶胶递送步骤中。吸入时段也可以称为汽化期(session)。

优选地，气溶胶递送前步骤被配置为在气溶胶递送步骤之前使气溶胶形成液体的在流体通路的邻近于加热表面的区域内部的该部分汽化以产生空气间隙，并且其中，气溶胶递送步骤被配置为用于使用户吸入由第二功率递送产生的气溶胶。

优选地，气溶胶递送前步骤被配置为在用户对着气溶胶产生装置吸气之前发生。气溶胶递送前步骤可以通过用户按压按钮以触发吸入时段来起始。

替代地，气溶胶递送前步骤被配置为在用户开始对着气溶胶产生装置吸气时发生。气溶胶递送前步骤可以由抽吸传感器(puff sensor)起始，例如，该抽吸传感器在用户对着气溶胶产生装置吸气以触发吸入时段时检测压力变化。

本发明的以上和其他目的、特征和优点以及它们的实现方式将变得更加明显，并且参考示出本发明的一些优选实施例的附图从以下描述的研究中将最好地理解本发明本身。

附图说明

并入本文中并构成本说明书一部分的附图图示了本发明的目前优选的实施例，并且连同上文给出的一般描述和下文给出的详细描述，用于解释本发明的特征。

图1示出了根据本发明的方面的气溶胶产生装置100的示例性示意图，该气溶胶产生装置具有用于经由流体装置20产生气溶胶40的加热元件30；

图2示意性地和示例性地示出了气溶胶产生装置200的实施例，该气溶胶产生装置具有作为流体装置的毛细管芯120和包绕在毛细管芯120周围以用于产生气溶胶140的加热线圈130；

图3A至图3C图示了与用于产生气溶胶的常规加热方式相关的问题，其中图3A示出了在加热线圈130和毛细管芯120的变体中加热装置30和流体装置20的侧视图且图3B示出了横截面图，并且3C示出了对表示流体装置内部或加热装置30表面处的温度的曲线图的及时评估，其示出了导致燃烧区BZ的过高温度；

图4A至图4D示出了与燃烧后的固体颗粒的产生相关的问题的解决方案的方面，其中图4A示出了对表示流体装置内部或加热装置30表面处的温度的曲线图的及时评估，图4B和图4C示出了在加热线圈130和毛细管芯120的变体中在存在空气间隙GG的情况下的加热装置30和流体装置20的横截面图，并且图4D示出了表示不同加热阶段的应用的两个图形，所述加热阶段包括加热器空气间隙形成循环HGGF和正常加热循环NHC；

图5A至图5D示出了用于使加热控制装置利用气溶胶产生装置100建立HGGF和NHC循环的实施例的不同示意性和示例性图；

图6示出了气溶胶产生系统的示例性和示意性表示，该气溶胶产生系统包括可以可移除地连接到保持器500的烟弹400，该烟弹400包括用于存储关于烟弹的特性的数据(例如，参数化特定烟弹400的HGGF和/或NHC循环的数据)的存储器471；以及

图7示例性地示出了两条曲线，所述曲线示出加热装置30、130的温度和施加到加热装置30、130的加热功率的及时演变，以示出加热装置的功率水平与温度之间的关系。

本文中，在可能的情况下使用相同的附图标记来标示附图共有的相同元件。而且，图像为了图示目的而被简化并且可能未按比例描绘。

具体实施方式

图1以符号表示方式描绘了根据本发明的方面的具有不同元件的气溶胶产生系统或装置100的示例性示意图，气溶胶产生装置100具有用于经由流体元件20产生气溶胶40的加热元件30。气溶胶产生液体15可以由储器10提供，储器10与流体元件20流体连接以将气溶胶产生液体15带到流体元件20的转化区域TA，在该转化区域处，气溶胶产生液体15可以通过利用加热元件30进行加热和汽化而转化成气溶胶40。流体元件20在大小和尺寸上可以是具有流体通道的微流体装置，其在气溶胶产生液体15上产生毛细管运动或作用，使得液体15将从储器10朝向转化区域TA移动。在另一个变体中，储器10可能是处于压力下以产生液体15朝向转化区域TA的运动的容器。更进一步变体提供了一种用于将一定剂量的液体15从储器转移到转化区域的定剂量给送(dosing)机构，例如通过使用气泡喷射机构或机械液体转移元件、或其他合适的机构。加热装置30与允许改变由加热装置30产生的加热功率的功率装置60(例如但不限于，功率开关或功率转换器)操作性连接，并且功率装置60自身与控制器70(例如但不限于，微控制器、微处理器、数据处理器、电子电路)操作性连接，该控制器允许控制功率装置60以控制加热装置30，使得控制器70可以控制向加热装置30的功率递送且因此控制由加热装置30产生的加热功率。功率存储装置80(例如，可再充电电池)向功率装置60供应电功率以提供加热功率。

在由加热元件30加热流体元件20的情况下，通过流体元件20的入口端口进入的气溶胶产生液体15例如通过毛细管作用进入或穿过加热元件30的转化区域TA，并且将通过在沸点下汽化而转化为气溶胶40，使得气溶胶40从流体元件20的出口端口离开。此后，气溶胶40在离开吸嘴44而进入用户嘴巴之前位于蒸气腔室55中，该蒸气腔室在吸嘴50附近、与吸嘴流体连接或在吸嘴处。储器10可以是可移除烟弹(见图6)或荚状件(pod)的一部分，该可移除烟弹或荚状件可以被可移除地引入到电子烟。

图2示出了气溶胶产生装置200的另一个示例性示意图。在图2中所示的实施例中，加热元件30由作为缠绕在流体元件20周围的线(wire)的加热线圈130形成，在所示的变体中，该流体元件为形成多个毛细管流体通道的芯120。加热元件30的其他变体可以是但不限于电阻加热线圈、感应加热线圈、加热板、毛细管加热管。芯120的每一端122、124布置成放置到气溶胶产生液体115中或与气溶胶产生液体流体连接，例如直接与流体储器110或容器流体连接，或间接地通过流体连接件而与其流体连接，使得芯120将填充有或以其他方式提供有气溶胶产生液体115。这可以通过起因于由芯120提供的流体通道的尺寸和布置的毛细管作用来完成，以将液体115拉入芯120中，如由图2的液体115中的箭头所指示。芯120可以由一束纤维、一束中空或多孔管制成，或者由多孔固体物(例如，陶瓷材料)、或允许例如利用微通道将气溶胶产生液体115从储器120运输到转化区域TA的其他流体装置制成，在该转化区域处，芯120可以被加热线圈130加热。加热线圈130缠绕在芯120周围以形成转化区域TA，在该转化区域处，形成加热线圈130的线的表面与芯120接触，使得芯120可以被充分加热以使气溶胶产生液体115汽化而产生气溶胶140，该气溶胶将如由指向远离芯120的箭头所指示的那样从芯120离开而进入与吸嘴150流体连接的蒸气腔室155中。

加热线圈130通过连接线132、134电连接到以下各者：功率装置160，例如但不限于开关、多个开关、电阻器、不同类型的DC-DC转换器(诸如，降压转换器或升压转换器或其组合)、或用于控制向加热装置30、130递送的电流的不同类型的电流转换器，该功率装置布置成限制或控制向加热装置130递送的功率；以及功率存储装置180(例如，电池)，其向功率装置160提供电功率。在此变体中，通过形成加热线圈130的导电材料的电阻率来执行加热，并且通过基于加热线圈的电阻率利用功率装置160向连接线132、132提供一定电压，产生了加热功率。此外，功率装置160可以由控制器170(例如但不限于，微处理器、数据处理器、微控制器或其他类型的控制器装置)控制，使得可以基于控制器170的数据处理来控制经由功率装置160从功率存储装置180向加热线圈130提供的功率。如图2中讨论的气溶胶产生装置200的该实施例的更详细版本在美国专利公开案第2019/0046745号中示出，其示出了在芯440、1440周围的示例性加热线圈450，该加热线圈的各端位于包含液体(气溶胶产生液体115)储器的腔室270中，该参考通过引用以其整体并入本文。该实施例的另一个更详细版本可以在序列号为WO2017/176111的PCT公开案中看到，该参考也通过引用以其整体并入本文，其示出了芯6、加热构件7、流体储器8、以及与芯6的各端流体连接的液体出口9A、9B。

对于某些加热线圈130，它们的相对细的直径会是成问题的，从而沿着形成加热线圈130的加热线引起所谓的热点。当加热线圈130由相对细的线制成以获得高功率密度从而产生集中到相对小的区域的高加热功率时，通过加热装置30(例如，通过加热线圈130)进行的汽化效果好。然而，如果加热线太细，则可能出现其他问题。例如，线会在机械上变得太脆弱，由此使得难以安全有效地组装加热线圈130的线圈芯结构，并且使其易于由于撕裂所致而发生故障。而且，减小的横截面积将导致电导率较小，并且在横截面积减小的区段(例如，夹点或弯部)处，与具有较大横截面积的线相比，较细的线的横截面积的相对减小量将大得多，从而导致沿着加热线圈130产生明显的热点，这些热点是与形成加热线圈130的线的平均温度相比具有高得多的温度的点。这种热点是不期望的，因为它们会建立对芯120的转化区域TA的不均匀加热，而这进而会产生超过标称值或安全值的加热温度。这进而会从气溶胶产生液体115产生羰基化合物，羰基化合物将不利地影响可吸入气溶胶140的味道并引起健康问题。此外，在极端情况下，如果线非常细，则细点的过高温度会引起加热线圈130的线在那些点处熔化和断裂。对于加热线圈130，因此选择直径在大约0.1mm至0.3mm之间的范围内的线。

利用图3A以及利用图3B的横截面图来图示加热装置30以及与其相关联的流体元件20(例如，具有示例性地限定在线圈绕组之间的转化区域TA的加热线圈130、作为流体元件20的芯120，例如位于加热线圈130之间的芯120)的特定问题，并且图3C中所图示的曲线图示出了加热线圈130处的温度的演变。通常，转化区域TA可以在加热线圈130与芯120接触的区域附近的一个或多个位置处。通常，当以通/断方式向加热装置30递送电功率时，要么不存在向加热装置30、130递送的电功率，要么从电源(例如，电池180)向加热装置30、130递送标称功率。这引起加热装置30、130通常以特定的标称功率对流体元件20、120进行相对快速和强烈的加热。对于这种方法(该方法在相当简单的电子烟当中是相对常见的)，当加热加热装置30、130时，加热线圈的加热温度T将迅速接近且然后在很大程度上维持一致的操作温度，在该操作温度下足够进行汽化。在该操作温度下，施加到加热线圈的功率的任何波动往往导致汽化量发生对应的波动，而不是加热线圈的(平均)温度发生(显著)变化，因为来自加热线圈的大部分热能用于供应电子烟液体汽化所需的汽化潜热。

可以在更复杂的电子烟中采用更复杂的加热线圈温度控制方案。例如，一些电子烟采用比例积分微分(PID)(或者有时通过将积分分量设定为0)、比例微分(PD)、负反馈回路温度控制系统来准确地维持线圈在期望的目标温度下的(平均)温度。这种电子烟通常采用由金属(诸如，不锈钢或钛)制成的金属加热线圈，这些金属具有不可忽略的电阻率温度系数，使得可以基于对加热线圈的电阻的测量来估计加热线圈的平均温度。如众所周知的那样，对负反馈温度控制系统操作的控制系统通常过冲目标温度(例如，液体15、115的汽化温度VT)，尤其是在斜升时间短的情况下。期望温度VT的这种温度过冲是加热装置30、130试图尽可能快地使温度斜升的结果。这导致温度过冲超过流体15、115暴露于其的流体元件20、120内的特定阈值温度TT，并且将引起液体15、115在燃烧区BZ中的过热(在图3C中标记)。除了可能简单地由于空气间隙形成之前和期间的快速温度升高所引起的过热之外，在该燃烧区BZ中超过阈值温度TT的气溶胶产生液体15、115的过热可以附加地产生气溶胶产生液体15、115的分解，以燃烧液体15、115而产生燃烧或分解后的材料或固体残留颗粒，而不是适当地使液体15、115汽化。此外，在加热线圈130的加热表面附近燃烧或分解后的材料的累积可以产生这种材料在加热表面上的沉积，并且可以参与产生气溶胶40、140中的附加羰基化合物。而且，这会导致加热装置30、130的线圈氧化、使装置性能和寿命持续时间退化。

对于具有闭环(负反馈回路)温度控制系统以避免加热装置30、130过热并避免液体15、115分解的气溶胶产生装置，温度控制系统通常作用于向加热装置30、130提供的电压Vout。通常，作为温度控制系统的响应时间或循环时间的时间常数在100ms至150ms范围内，这意味着，一旦出现温度误差，就将花去100ms以上的某个时间才能将温度控制到正确的期望温度。不幸的是，与温度快速斜升以达到VT相比，这种控制循环及其时间常数太慢，并且将无法防止温度过冲越过阈值温度TT并由此建立燃烧区BZ。此外，即使温度控制系统具有更快的响应时间或循环时间，这种PID闭环控制系统也通常布置成控制系统快速接近且然后维持目标温度，但不太适合实现指定的斜升分布。换句话说，它们“试图”尽可能快地使受控变量(即，在这种情况下为加热线圈的测量温度)斜升。另外，对于许多气溶胶产生装置100，尤其是在系统尚未达到稳态时的斜升期间，加热线圈温度与正被汽化的电子烟液体的温度之间的关系可能是复杂且不可预测的，这意味着，加热线圈的温度可能不是被加热的电子烟液体的温度的有用度量，这也导致当仅仅依靠基于加热器线圈温度的闭环控制系统时正确地控制靠近加热线圈的电子烟液体的温度有附加难度，尤其是在关键的斜升阶段期间。

此外，即使在采用防止在温度斜升期间出现热点或温度过冲超过期望的目标温度的控制方案的情况下，相信也可能存在与温度斜升过快相关联的问题，原因如下文所解释的。特别地，并且不希望被理论过度束缚，直到达到稳态汽化状态，液体才可能与加热元件直接接触，并且在足以使液体燃烧(当液体与加热元件直接接触时)的温度下，即使当该温度不至于使液体燃烧时(当液体受蒸气间隙的保护时)，并且实际上即使当相同的温度是用于使液体汽化的最佳或良好温度时(当已建立这种蒸气间隙时)。

通过使用所提出的装置、系统和方法，本文中提出了这个问题的解决方案，其中使用加热器空气间隙形成循环或时段HGGF，在该HGGF中，当起始加热阶段HP时，与标称加热功率相比，首先利用减少量的功率来加热加热装置30、130，以稍微增加斜升时间，但同时避免或大幅减少在斜升阶段期间不期望的化学物质形成，如图4A中所图示的。HGGF时段优选地被设计成使得在达到可能发生化学反应而导致形成不期望的复杂化学物质(诸如，醛类和羰基化合物等)的温度之前，有足够的时间使直接接触加热线圈的所有电子烟液体从加热线圈130的表面汽化掉。一旦已形成加热器空气间隙，加热线圈温度升高到形成空气间隙的温度以上就被认为是安全的，因为在这种情况下，不再有电子烟液体直接接触加热线圈，而是电子烟液体在接触加热线圈之前以不燃烧的方式汽化。此后，加热装置30、130因此可以在正常加热循环NHC中以标称加热功率操作。该策略可以大幅减少或甚至消除在使用常规加热策略时产生的不期望的复杂化学物质(诸如，醛类、羰基化合物等)的形成。这可以大幅减少在所产生的可吸入冷凝气溶胶中羰基化合物的产生，并且还可以减少加热装置30、130的线圈的氧化，从而提高加热装置30、130的寿命。

通常，当向加热装置30、130递送电功率时，流体元件20、120的密切接近加热装置30、130的加热表面的区域接收到的加热功率多于流体元件20、120的更远离加热装置30的加热表面的区域接收到的加热功率。换句话说，与更远离加热装置30、130的区域相比，在流体元件20、120中的靠近加热装置30、130的区域之间存在加热延迟。这是由于流体元件20、120所提供的热容量和热绝缘以及还有流体元件20、120所提供的用于在其中分配或以其他方式提供气溶胶产生液体15、115(例如，通过使芯120浸泡有气溶胶产生液体15)所致。

该效应导致：对于靠近与流体元件20、120操作性接合的加热装置30、130的加热表面的区域，在第一时间t1达到了流体元件20、120内的气溶胶产生液体15、115的汽化温度VT，而对于更远离加热装置30、130的加热表面的区域，在第二、较晚的时间t2达到了气溶胶产生液体15、115的汽化温度VT。结果，气溶胶产生液体15、115在更靠近加热装置30、130的区域处选择性地被汽化，从而在流体元件20、120的本体内产生这样的区域，即，在这些区域处，气溶胶产生液体15、115被汽化并以气体形式(如蒸气40、140)存在。图3B示出了加热线圈130和芯120(其中芯完全浸透有气溶胶产生液体15、115)的横截面图，例如通过图3A中的侧视图所示的加热线圈和芯，在图4B中，在已启用或发动通过加热线圈130进行的加热之后的某个第一时间段前后，示出了仅芯120的内部核心浸泡有气溶胶产生液体15、115，而与加热线圈130的表面有一定近距离(close distance)或半径的环形区域则由于邻近电子烟液体的汽化所致而不再具有任何液体。

相反，该区域或体积包含呈由横截面图的较浅阴影图示的气体形式(为蒸气40、140)的气溶胶产生液体15、115，以在加热器与被液体浸湿或含液体的流体元件20、120之间形成所谓的空气间隙GG。接下来，如图4C中示例性地示出的，当通过加热线圈130进行加热时，在第一时间段之后的某个第二时间段在斜升阶段期间仍然有效，由于更远离加热线圈130的区域达到汽化温度VT所致，因此即使是芯120的较小圆圈的内部核心也浸泡有气溶胶产生液体15、115。在这个阶段，空气间隙GG已完全形成，并且系统达到更稳定的操作状态。

这种效果受到气体内部热量的较慢热转移(例如，与由液体15、115提供的热转移相比，由蒸发的液体形成的空气间隙GG)的影响，使得一旦流体元件20、120的与加热器装置30、130的加热表面接触的表面区域没有气溶胶产生液体15、115并且已通过蒸发转化为气体40、140而形成空气间隙GG，热转移就进一步减弱。这种现象与莱顿弗罗斯特效应相当或相似，莱顿弗罗斯特效应是一种物理现象，其中靠近加热块体(在这种情况下为加热器装置30、130的表面，该表面显著热于液体15、115的汽化温度)的液体(例如，液体15、115)产生绝缘蒸气层，该绝缘蒸气层防止液体15、115快速沸腾或汽化。这建立了排斥力，该排斥力使剩余液体15、115克服重力远离加热块体而悬浮，例如悬浮成液滴，从而防止液体15、115与加热器装置30、130之间的任何进一步直接接触。在目前情形中，重力效应可以与流体元件20、120的毛细管吸力效应(例如，通过芯)相比较，毛细管吸力效应针对空气间隙GG或气体层的压力积聚起作用。

同时，气溶胶产生液体15、115在流体元件20、120的本体内被动地重新分布，例如通过毛细管作用、浸泡或在芯内重新填充，并且无法足够快地补充没有气溶胶产生液体15、115的区域或体积以提供气溶胶产生液体15、115遍及流体元件20、120的存在连续性，尤其是在以标称功率加热时。通常，当加热器装置30、130被提供标称加热功率时，通过流体元件20、120的蒸发使某个区域或体积蒸发而形成空气间隙GG所需的时间远远短于利用流体元件20、120通过毛细管作用补充相同的区域或体积所需的时间。

通过两个循环(首先是加热器空气间隙形成循环HGGF，且此后是正常加热循环NHC)控制加热功率利用了由空气间隙GG提供的效果。HGGF的持续时间被设计成使得在加热器切换到更强大的正常加热循环NHC之前建立空气间隙GG，以避免与加热线圈接触的电子烟液体被加热到高于汽化温度以上的温度，在这些温度下，会发生复杂的化学反应，从而导致在空气间隙GG形成之前产生不想要的化学物质。将了解，在液体层与空气间隙之间的边界处，温度可以显著低于加热线圈表面处的温度。事实上，液体与气体/蒸气之间的界面处的温度将当然是电子烟液体的汽化温度，并且可以巧妙地适应非平坦界面，其中处于液相的电子烟液体接触加热线圈表面的风险很小。这被相信进一步减轻了不期望的化学物质的形成等。在这方面，加热装置30、130被控制为对两相或两循环系统操作。对于这种两相操作，选择性地执行加热器空气间隙形成循环HGGF以确保在流体元件20、120内部建立空气间隙GG，其中液体15、115将形成气相(通过空气间隙GG)和液相LP。此后，执行正常加热循环NHC，以利用空气间隙GG的绝缘效果，使得阈值温度TT未达到流体元件20、120中的液相LP。在这方面，即使加热装置30、130的加热表面高于阈值温度TT，但由于空气间隙GG的热绝缘效果所致，基于莱顿弗罗斯特效应，处于液相LP的温度也将低于阈值温度TT，但仍高于汽化温度VT。

因此，对于上文所讨论的在向加热元件进行第二功率递送之前使用向加热元件的第一功率递送以使气溶胶形成液体汽化(该第一功率递送处于低于第二功率递送的值)的控制原理，一个目标是通过避免在加热阶段期间燃烧气溶胶产生液体15、115的分子来限制或消除气溶胶产生液体15、115的降解副产物的产生。另外，提供对加热装置30、130的受控加热也是一个目标，使得在起始其中使用较高加热功率的第二加热阶段(在正常加热循环NHC期间)之前，在在加热阶段的第一循环(为加热器空气间隙形成循环HGGF)期间，在流体元件20、120内部形成空气间隙GG。优选地，流体元件20、120中建立的空气间隙GG使得没有液体15、115与加热装置30、130的任何表面直接接触，因为在转化区TZ中液体15、115与加热装置30、130的表面的部分接触可能导致产生固体燃烧或分解后的元素，即不期望的副产物。这种与后续正常加热循环NHC中使用的较高加热功率相比首先在加热器空气间隙形成循环HGGF中以较低的加热功率进行加热以实现温度斜升的方法在该领域中是反直觉的并且有些令人惊讶，因为在目前工艺水平下，加热器首先以较大的功率加热以提供非常快速的装置准备时间。

根据一方面，提供了一种装置、系统或方法，其中加热装置20、120对气溶胶产生液体15、115的加热循环被分成两个时相阶段或循环，而不是在整个加热循环期间使用以标称加热功率进行的简单通/断加热和可选的温度控制。首先，对于第一加热循环，执行在流体元件20、120中建立空气间隙GG的加热器空气间隙形成循环HGGF，且此后，一旦存在空气间隙GG，就以比HGGF高的加热功率执行第二加热循环NHC。HGGF循环可以具有低于500ms、优选地低于300ms、或更优选地低于150ms的持续时间，并且可以从用户进行抽吸或作出吸气开始，同时加热装置20、120仍然是冷的。

图4C示出了另一个方面，其中示出了不同的加热循环，这些加热循环中有四(4)个具有第一HGGF循环且两(2)个没有HGGF循环。如果在第一加热循环HC2的结束时间的某个时间段TP内开始第二后续加热循环HC2，则可能没有必要开始具有HGGF的第二加热循环HC2。这在图4C的上部图形表示中示出，其中没有HGGF的加热循环HC2跟随第一加热循环HC1。这是由于流体元件20、120及其毛细管通道没有足够的时间来完全填充和浸泡有液体15、115这一事实所致，在这种情况下，在其中形成空气间隙GG的第一加热循环HC1之后，液相LP再次与加热装置30、130的表面接触。这意味着，在某个时间段(阈值空闲时间TIT，其足够长以冷却加热器并且也使气体汽化，使得可以完全消除空气间隙GG)结束之前，下一个加热循环HC2开始，并且空气间隙GG(已经在第一加热循环HC1中形成)将仍然存在于流体元件20、120中，如图4C中所示，且因此不需要产生新的空气间隙GG。这意味着，下一个加热循环HC2可以直接以正常加热循环NHC开始。示例性地，TIT可以是1秒或更长，具体取决于流体元件20、120的特性(例如，所使用的材料、孔隙率、直径)，以及还取决于加热元件30、130的特性。

相比之下，如在图4C的下部图形表示中示出的，在第三加热循环HC3结束之后，在比阈值空闲时间TIT长的某个时间段已循环出现(revolved)之后开始第四加热循环HC4，使得空气间隙GG不再存在，这意味着，流体元件20、120有时间再次完全填充有液体15、115。在这种情况下，第四加热循环HC4需要以加热器空气间隙形成循环HGGF开始以在流体元件20、120中重新建立空气间隙GG，从而避免加热线圈中超过TT温度的过高温度，过高温度很可能引起化学反应而形成不期望的化学化合物。

加热循环的定时可以由被编程到控制器70的定时器来控制，其中定时计数器对在前面的加热循环结束之后循环出现的时间进行计数，使得在新加热循环开始(例如，通过检测到用户进行抽吸或吸气)时，可以验证阈值空闲时间TIT是否已循环出现，以查看加热器空气间隙形成循环HGGF是否为必要的。加热循环(无论是否具有HGGF)的结束和开始可以由在用户经由吸嘴150作出抽吸时可以向控制器170自动提供信号的抽吸传感器174来确定，或者也可以通过用户手动按压向控制器170提供信号的按钮176来确定。阈值空闲时间TIT可以是常数，但也可以基于从气溶胶产生装置100测得的不同参数来计算，这些参数为例如但不限于前面的加热循环的持续时间、由加热装置30、130引起的平均温度、容器10、110中的气溶胶产生液体15、115的填充水平、前面的加热循环所消耗的平均加热能量。

关于第一加热功率与第二加热功率之间的差异及其绝对值，这些值是基于气溶胶产生装置100的材料、尺寸和特性确定的。一般来说，就加热功率的绝对值而言，第一加热功率需要低于第二加热功率，但仍高于某个绝对功率阈值以具有足够的功率来在相对短的时间量内使液体15、115汽化，该时间是HGGF循环，并且HGGF循环优选地小于500ms、优选地低于300ms、或更优选地低于150ms。在这方面，HGGF循环被选择为足够短以至于用户几乎察觉不到，且因此并未影响用户体验和期望的吸气的定时。

就第一加热功率与第二加热功率之间的相对比率而言，只要液体15、115的蒸发在HGGF循环的上文讨论的持续时间内发生，第一加热功率也就可以相对于第二加热功率在20％至80％的减小范围内，更优选地在50％至80％的范围内、更优选地在60％至80％的范围内。作为非限制性示例，如果功率装置80是输出电压为3.6V的锂离子电池，并且电压被内部控制到3.3V的值，则在NHC循环期间由功率装置60将该电压施加到加热装置30、130，并且加热装置30、130的线圈电阻在1.5欧姆与2欧姆之间，利用电功率是电压的平方除以电阻的公式，第二加热功率可以在5.445W至7.26W之间，而第一加热功率可以是例如该值的约50％、介于2W与4W之间。然而，还存在具有高得多的加热功率的气溶胶产生装置100，例如具有高达200W和更大的标称加热功率。

对于用于加热装置30、130的线圈的较低电阻值，例如处于亚欧姆电阻(例如，0.8欧姆)，第一功率递送与第二功率递送之间的功率减小量可以大于上文讨论的50％的指示值。例如，3.3V的标称功率可能为大约13瓦，并且斜升电压将很可能在该标称功率的大约20％与50％之间，即介于2.7瓦与7.5瓦之间。作为另一个非限制性示例，如果气溶胶产生装置100是mod tank装置(提供高达大约200瓦，并且具有处于大约0.8欧姆的加热器线圈的亚欧姆电阻，并且具有12V电源从而进行180瓦或更大的标称功率递送)，则推测起来，斜升功率可能设想地低至标称功率的5％，即低于10瓦。

图5A示出了功率控制装置260的实施例，该功率控制装置与气溶胶产生装置100集成或以其他方式为其一部分或者与气溶胶产生装置操作性连接，以在加热器空气间隙形成循环HGGF及此后在正常加热循环NHC下操作加热装置30、130。控制器70、170(例如，微控制器或其他类型的数据处理器)可以控制并联布置以提供两个不同电路的两个开关261、262，这两个电路要么可以经由开关262递送NHC的标称功率，要么可以经由开关261递送与HGGF的标称功率相比而减小的功率。具体地，电源80、180的电压和加热器装置130的线圈的电阻值被设计成使得当开关262处于接通状态且开关261处于断开状态(受控制器70、170的控制)时，在NHC循环中经由开关262向加热器130递送标称功率以提供加热功率。反过来，电源80、180的电压和加热器装置130的线圈的电阻值以及电阻器265的电阻值被设计成使得当开关261处于接通状态且开关262处于断开状态(受微控制器70、170的控制)时，在HGGF循环中向加热器130递送减小的功率以提供减小的加热功率。

该实施例允许通过添加附加的电路或路径以经由附加的电阻器265提供减小的功率来对现有的加热器130装置作出微小的变化。在空闲模式下，例如当用户不吸气或不进行抽吸时，开关261、262由控制器70、170控制为断开，或者在默认情况下断开。然后，当用户进行抽吸或吸气(例如，通过利用抽吸传感器174或按钮176进行检测)时，可以通过将开关261置于接通来启用HGGF循环，例如在近似100ms至300ms的时段期间，其中电流受电阻器265的电阻值和加热器130的电阻值的限制。接下来，当加热器130已被充分加热时，切断开关261并且接通开关262，从而以NHC循环进行标称功率操作。还可能的是，在利用NHC循环提供标称加热功率期间，开关262不以稳定接通状态操作，而是以由控制器70、170控制的脉宽调制模式(“PWM”)进行切换，例如，利用来自温度传感器138的温度测量反馈，以通过用于执行闭环温度控制的控制算法来稳定温度，例如但不限于P、PI或PID控制算法。

图5B示出了功率控制装置360的另一个实施例，该功率控制装置与气溶胶产生装置100集成或以其他方式为其一部分或者与气溶胶产生装置操作性连接，从而以加热器空气间隙形成循环HGGF及此后正常加热循环NHC来操作加热装置30、130。类似于图5A的实施例，微控制器70、170或其他类型的数据处理器可以控制并联布置以提供两个不同电路的两个开关261、262，以用于经由开关262提供NHC的正常或标称加热功率或者用于经由开关261提供HGGF的减小的加热功率。代替电阻器或电阻元件265的是，在用于HGGF的开关261的路径或电路中提供电感元件365。电感元件365也可以具有允许减小固定HGGF循环加热功率的电阻分量。电感元件365可以具有电感L，该电感被配置为减少涌入电流以避免大电流尖峰，所述大电流尖峰在HGGF循环期间可能引起加热器装置30、130的温度升高从而引起燃烧区BZ。

图5C示出了一种变体，其中电感元件365和由加热装置130形成的线圈进行组合以形成单个线圈，其中电感元件365的铁磁体电感器磁芯367具有适当的尺寸和线圈绕组数以提供期望的电感L，且同时加热装置130的线圈缠绕在作为芯的流体元件120周围。在电感元件365与加热器装置130的加热器线圈之间，进行电连接以连接到开关262来进行正常加热循环NHC加热功率递送。电感元件365和形成加热器装置130的线圈的组合可以减少装置故障，因为它减少了部件的数量，并且与使用单独的电感元件相比，还可以提供电磁兼容性的优点。例如，用于电感元件365的铁氧体磁芯可以放置在芯120内，并且加热元件的线圈可以缠绕在线圈所在的芯120周围，使得线圈以相同部件形成加热装置130和电感元件。

图5D示出了功率控制装置360的另一个实施例，该功率控制装置与气溶胶产生装置100集成或以其他方式为其一部分或者与气溶胶产生装置操作性连接，从而以加热器空气间隙形成循环HGGF及此后正常加热循环NHC来操作加热装置30、130，其中DC-DC转换器462用于控制向加热装置30、130递送的加热功率。例如，DC-DC转换器462可能是升压发生器，其基于由控制器70、170提供的设定而具有处于Vout的可控电压输出、具有来自电池80、180的电压Vin。因此，可以为加热器空气间隙形成循环HGGF和正常加热循环NHC仅提供一个电路或路径，两种加热功率都由DC-DC转换器462的电压输出Vout给出。此外，可以在通向加热装置30、130的功率线或电线中可选地提供功率滤波器464，以滤除不期望的电压峰值或电流峰值。例如，可以利用PWM调制来操作DC-DC转换器462，以在提供加热器空气间隙形成循环HGGF的减小功率的时段期间具有小的占空比(例如但不限于，在5％与30％之间变化的范围)，并且在提供正常加热循环NHC的标称功率的时段期间可以具有较大的占空比(例如但不限于，在50％与100％之间变化的范围)。电压传感器139可以布置成测量加热装置130处或者用于闭环电压控制的DC-DC转换器462的输出处的电压，该闭环电压控制可以与闭环温度控制进行组合。

PWM控制方案还可以用于图5A和图5B中的由微控制器70、170执行的实施例，使得向加热器130递送的电功率可以被选择性地控制，而不只由电阻器265或电感器365来确定。

例如，在加热器空气间隙形成循环HGGF期间，Vout可以稳定地增加以达到正常加热循环NHC的期望温度，在该期望温度下，可以肯定已形成空气间隙GG。如上文所解释的，电压斜升可以通过PWM调制来控制，或者借助于允许对向加热装置或加热器30、130递送的功率进行滤波的滤波器464(例如，具有主要为电容特性的滤波器)的特性来控制。而且，可以提供开关461以切断向加热器30、130的任何功率递送。在变体中，代替具有电阻器265(图5A)或电感元件365(图5B)的是，电路的这部分可能配备有DC-DC转换器462以在加热器空气间隙形成循环HGGF中向加热装置30、130提供可控的和减小的功率。

根据本发明的另一个方面，提供了用于保持和汽化液体15、115的烟弹、荚状件或其他类型的消耗品，所述烟弹、荚状件或消耗品具有在其中或以其他方式与其相关联的存储器371，以用于存储表征烟弹400且与加热相关的参数，具体地与加热器空气间隙形成循环HGGF的控制和性能相关的参数，并且可以从烟弹400向保持器500发送该数据。这种烟弹400的示意性和示例性图在图6中示出，其为这样的烟弹400，即该烟弹可以是一次性使用和用完即可丢弃的烟弹、可重复使用或可再填充的烟弹、或者可以被集成或者为不同类型的气溶胶产生装置的一体式元件。烟弹400可以可移除地或固定地连接到保持器500，例如通过机械扣件、夹式件、推式件、快速释放件、螺纹连接、锁定、卡口式安装连接、互补配合、压配合连接件、或其他类型的可逆附接机构，以形成完整的气溶胶产生系统。在图6的上下文中，利用加热装置130从烟弹400中的液体115产生气溶胶，并且保持器500包括数据处理器或控制器170、用于控制来自电池180的电功率的功率装置160，这些元件先前被描述为集成到图2的气溶胶产生装置200的元件。

保持器500可以具有纵向形状以供用户或操作者握住来进行吸气，并且在其中可以具有功率供应件(power supply)，例如可再充电电池180。在所示的变体中，烟弹400可以包括：罩壳410；吸入通道450，其可以形成吸嘴或者可以流体地连接到吸嘴；气溶胶产生腔室455；液体容纳腔室115，例如固定地密封或经由再填充端口可再填充的液体容纳腔室；流体元件120(诸如，芯)，其形成从液体腔室或流体储器411到气溶胶产生腔室455的流体通路；加热装置130，例如与芯120操作性连接的加热线圈或其他类型的加热装置；功率电缆434，其在一端处电连接到芯120并在另一端处连接到电端子412，所述端子412布置成与外部装置连接，例如连接到保持器500的功率装置160。端子412和功率电缆434被配置为例如经由与功率装置160电接触的对应端子512馈送有来自外部装置(例如，保持器500)的电功率。当保持器500连接到烟弹时，端子512布置成与烟弹400的端子412电接触。在变体中，仅存在两个端子412、512且不需要附加的端子413、513，以最小化电连接的数量，并且控制器470被配置为将参数的数据调制到功率电缆或线434上，并且控制器170被配置为解调保持器500处的参数的数据，以控制功率装置160。

此外，烟弹400可以进一步包括：数据处理装置470，例如但不限于微控制器、微处理器或其他类型的装置，其可以从存储器471访问数据并向外部装置(例如，保持器500)发送该数据；以及存储器471，例如非易失性存储器或永久性存储器，其用于存储与特定斜升加热相关的参数，例如与加热器空气间隙形成循环HGGF相关的数据。

在这方面，烟弹400可以被称为智能或智慧烟弹。该数据包括允许执行从保持器500到烟弹400的第一功率递送的参数，但还可以包括用于执行从保持器500到烟弹400的第二功率递送的数据。存储器471还可以是数据处理装置470的内部存储器。数据处理装置470与端子413操作性地连接，所述端子布置成与外部装置连接或以其他方式与外部装置通信，例如，经由保持器500的对应端子513，所述端子与保持器500的控制器170通信连接，以在烟弹400连接到保持器500时交换数据。在变体中，烟弹400配备有无线通信端口，并且可以经由无线通信端口与保持器500通信，以传输与存储在存储器471中的参数相关的数据。

关于可以存储在存储器471中的参数的数据，该数据可以表示利用由特定烟弹400及其加热装置130和流体装置120给出的配置正确地执行HGGF所需的参数。例如，该数据可以包括但不限于表示给定烟弹400的HGGF循环的持续时间的数据、表示阈值空闲时间的数据、表示用于执行从保持器500到烟弹的第一功率递送的HGGF循环的功率供应水平的数据、以及表示在用于执行第二功率递送的NHC循环期间的功率供应水平的数据。通常，表征其中执行第一功率递送的HGGF循环以及其中执行第二功率递送的NHC循环的参数强烈地取决于加热装置130的配置，例如加热线圈的几何形状，包括线横截面积、线圈电感、绕组数、由绕组形成的表面积、形成线圈的线的总长度，并且还可以取决于烟弹400的流体装置120的类型，例如芯的类型，例如但不限于芯120的长度、转化区域TA的长度或尺寸、孔隙率或微通道的特性。

因此，这些参数高度取决于加热装置130和流体装置120的性质和布置以及它们与烟弹400的布置，并且不同类型的烟弹400可以可移除地或固定地与保持器500配合，以形成气溶胶产生系统500。为此，优选地，这些参数的数据存储在烟弹400自身的存储器471内，并且在将烟弹400与保持器500连接时，该数据可以被传达或以其他方式传输到保持器500或对保持器可用，例如用于控制功率控制器160在烟弹400中选择性地产生HGGF循环。图6的具有烟弹400和保持器500的系统仅是示例性的，并且参数的数据可以并入于配备有数据处理装置和存储器的不同类型的液体烟弹中，例如在美国专利公开案第2017/0035115号中所描述的液体烟弹，该参考通过引用以其整体并入本文。

例如，存储器471可以存储指示或代表存在于烟弹400中的加热元件130的电阻的数据，使得可以相应地由保持器500通过控制器170和功率装置160完成如在前讨论的功率递送计算。可以存储的其他数据是代表或以其他方式指示第一功率递送循环与第二功率递送循环之间的功率比率的数据、包括关于加热元件130的识别及其设计参数(包括但不限于加热元件130的直径、长度、体积、平均横截面积、孔隙率)的信息的数据。基本上，存储器471可以存储允许表征烟弹400及其元件的数据，以便针对特定参数正确地产生HGGF和NHC循环。这可以允许保持器50经由端子413、513或替代地通过无线连接从烟弹400读取数据或以其他方式接收数据，使得HGGF和NHC循环可以容易地由控制器170和功率装置160计算或产生，从而给加热装置130供电。

图7示出了两条曲线，其以上曲线示出加热装置30、130的温度的及时演变且以下曲线示出施加到加热装置30、130的加热功率的及时演变，以示出加热装置的功率水平与温度之间的关系。为了简化和图示的目的，以直线示出温度，但实际上，温度曲线将不具有如所示的完全线性区段。

在0-T₁的时间(例如，50ms的持续时间)期间，电池80可以向由功率装置60控制的加热器30、130提供第一功率递送P1，并且在这种情况下加热器30、130的加热元件相对缓慢地加热，直到我们相对地确信已形成空气间隙GG，此后，将功率递送增加到第二功率递送P2。该阶段(当提供第一功率递送P1时)被称为HGGF循环。在将功率递送从P1增加到P2的点之前，存在期间开始发生汽化的时段。该时段跨越了能够使液体15内的化学液体汽化的温度范围，并且这种汽化时段是在形成空气间隙GG时。汽化温度是一个范围，因为某种化学成分具有较低的沸腾温度，而其他化学成分可以具有较高的沸腾温度，并且因为根据统计热力学定律，汽化是在任何情况下都略低于沸点开始的渐进过程。在形成空气间隙GG之后(即，在空气间隙形成循环HGGF已过去之后)，在NHC循环期间，来自电池80的功率被控制为利用第二功率递送P2向加热器30、130增加功率，并且在那时加热器的温度将朝向目标温度快速斜升以实现稳态操作且然后将稳定于标称功率递送，该标称功率递送通常为针对最后斜升区段所施加的最大功率的大约80％。实际上，一旦加热器30、130已达到目标温度，向加热器递送的功率就将通常减小且然后上下波动一点，因为反馈回路控制开始生效以将加热器维持在目标温度。这种反馈回路控制方法可以要么是经典的控制方法(例如，PID、PI)，要么是用于控制加热器的温度的其他先进技术。然而，这部分出于简化的目的未在图7中图示，并且出于图示的目的示出了在功率线尾部的虚线。因此，出于图示的目的，图7的温度曲线图的波动和实际形状未被完全表示并且被简化。

总之，根据本发明的一些方面和一些实施例，当用户起始加热(例如但不限于，进行抽吸和启用引起起始加热器的加热的抽吸传感器，或者通过用户按压“电子水烟按钮”以类似地起始加热元件的加热)时，可以执行被称为HGGF的初始斜升功率递送分布，其低于在加热器的稳态操作期间(例如，在大部分的用户抽吸期间，其示例性地可以持续大约两(2)秒，但可以更长或更短，具体取决于用户和用户在进行抽吸时的特定心情和/或情况等，本文中称为NHC)施加到加热器元件的功率。

通过采用这种减小功率的斜升阶段，可以减轻不期望的化学物质(这些化学物质在电子烟液体汽化之前通常并不存在于其中，而是最可能借助于在加热电子烟液体期间发生的吸热化学反应而产生)的形成，因为相信这些主要是在稳态之外形成的，其中在大部分的加热时段期间(即，当用户进行“抽吸”时)发生汽化；特别地，相信这种化学物质主要是在加热元件达到形成“空气间隙”的温度之前的初始加热阶段期间形成的(一旦已形成空气间隙，并且假如加热元件维持足够高的温度来维持这种空气间隙，就没有电子烟液体直接接触加热元件，因为电子烟液体在它可以接触加热元件之前就汽化了)。

最可能的是，在形成空气间隙GG之前，电子烟液体的一些分子可能比在液体流过加热元件或通过空气间隙与加热元件分离(出于就静摩擦力为什么通常大于动摩擦力基本相似的原因)的动态状态下更紧密地结合到加热元件(加热元件通常由金属形成)。在这种情形中，相信少量的分子可以达到足够高的温度(在从加热元件的表面汽化和蒸发掉之前)，使得代替简单地汽化成气体形式的是，它们代替地借助于化学反应与相邻分子进行组合以形成更复杂的化学物质(例如，醛类)，这些更复杂的化学物质可能对产生的吸入气溶胶具有不期望的味道影响。附加地，这种化学物质可以甚至更紧密地结合到金属加热元件，从而导致在反复吸入之后随着时间的推移沉积物积聚在加热元件的表面上的上述附加问题。

通过在空气间隙形成期间提供减小的功率，相信在分子达到足够的温度以使得它们能够经历化学反应以便形成更复杂的、感官上不太理想的化学物质之前，更多时间可用于使任何电子烟液体分子不经化学改性就粘附到加热元件以进行蒸发。

虽然已参考某些优选实施例披露了本发明，但是在不脱离本发明的范畴和范围的情况下，对所描述的实施例及其等效物的许多修改、变更和改变是可能的。因此，本发明不意图限于所描述的实施例，而是根据所附权利要求的语言被给予最广泛的合理解释。

Claims (15)

1.一种气溶胶产生装置，包括：

流体通路，其与容纳气溶胶形成液体的容器流体连接；

与该流体通路操作性连接的加热元件，该加热元件被配置为当该气溶胶形成液体在该流体通路内部时对其进行加热以产生气溶胶；

功率装置，其用于控制向该加热元件递送的功率以控制该加热元件的加热功率；以及

控制器，其用于控制该功率装置在向该加热元件进行第二功率递送之前选择性地向该加热元件进行第一功率递送以使该气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括该流体通路的与该加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，该气溶胶形成液体已汽化而形成气体；

其中，该第一功率递送处于低于该第二功率递送的值。

2.根据权利要求1所述的气溶胶产生装置，其中，该控制器被配置为在加热器空气间隙形成HGGF循环期间在由用户开始吸入时段时进行该第一功率递送，并且在该HGGF循环之后，该控制器被配置为在该吸入时段的剩余时间内进行该第二功率递送。

3.根据权利要求2所述的气溶胶产生装置，其中，该HGGF循环具有低于500ms、或低于300ms、或低于150ms的持续时间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该功率装置包括被配置为选择性地向该加热元件进行该功率递送的功率开关。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该功率装置包括用于控制向该加热元件递送的电压的DC-DC转换器。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，在该吸入时段之后，该控制器确定针对下一个吸入时段的等待时段是否已循环出现，并且基于该确定，该控制器在该下一个吸入时段开始时进行该第一功率递送或者在不进行该第一功率递送的情况下进行该第二功率递送。

7.一种用于控制对气溶胶产生装置的功率供应的方法，其中，该气溶胶产生装置包括容器、流体通路、与该流体通路操作性连接的加热元件、以及功率装置，该方法包括以下步骤：

检测该气溶胶产生装置的用户吸入以确定吸入时段的发生；

确定在该吸入时段期间要从该功率装置向该加热元件递送的功率分布，其中，该功率分布定义在向该加热元件的第二功率递送之前选择向该加热元件的第一功率递送以使该气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括该流体通路的与该加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，该气溶胶形成液体已汽化而形成气体，并且其中，该第一功率递送处于低于该第二功率递送的值；以及

基于该所确定的功率分布来控制该功率装置向该加热元件进行功率递送。

8.根据权利要求7所述的用于控制功率供应的方法，其中，在加热器空气间隙形成(HGGF)循环期间在该吸入时段开始时执行该第一功率递送，并且此后，在该吸入时段的剩余时间内执行该第二功率递送。

9.根据权利要求8所述的用于控制功率供应的方法，其中，该HGGF循环具有低于500ms、或低于300ms、或低于150ms的持续时间。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的用于控制功率供应的方法，该方法进一步包括以下步骤：

由控制器确定针对下一个吸入时段的等待时段是否已循环出现，并且如果该等待时段已循环出现，则在该下一个吸入时段开始时执行该第一功率递送。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于控制功率供应的方法，该方法进一步包括以下步骤：

由控制器确定针对下一个吸入时段的等待时段是否已循环出现，并且如果该等待时段已循环出现，则在该下一个吸入时段开始时执行该第二功率递送。

12.一种用于产生气溶胶的烟弹，该烟弹包括：

液体容器，其用于容纳气溶胶形成液体；

流体通路，其与该液体容器流体连接；

与该流体通路操作性连接的加热元件，该加热元件被配置为当该气溶胶形成液体在该流体通路内部时对其进行加热以产生气溶胶；

存储器，其存储与该加热元件产生该气溶胶所需的功率分布相关的数据，其中，该功率分布定义在向该加热元件的第二功率递送之前选择向该加热元件的第一功率递送以使该气溶胶形成液体的一部分汽化而形成空气间隙，其中，该空气间隙包括该流体通路的与该加热元件的加热表面接触的区域，在该区域中，该气溶胶形成液体已汽化而形成气体，并且其中，该第一功率递送处于低于该第二功率递送的值；以及

控制器，其用于在将该烟弹与外部装置连接时向该外部装置发送与该功率分布相关的数据，使得该外部装置可以基于该功率分布向该烟弹的加热元件递送功率。

13.根据权利要求12所述的用于产生气溶胶的烟弹，该烟弹进一步包括：

布置在该烟弹上的第一端子，这些端子被配置为提供与保持器的电连接以接收该第一功率递送的电能。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的用于产生气溶胶的烟弹，该烟弹进一步包括：

布置在该烟弹上的第二端子，这些端子被配置为向该保持器提供该数据。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的用于产生气溶胶的烟弹，其中，该存储器进一步存储与在该吸入时段的剩余时间执行的第二功率递送相关的数据。

Images